磷酸鐵鋰離子電池正極材料的生產(chǎn)方法

磷酸鐵鋰離子電池(磷酸鐵鋰)(LFP，也被稱為鋰鐵磷)是一種鋰離子電池，它使用磷酸鐵鋰作為正極材料，工作原理與鋰離子電池相同。

磷酸鐵鋰離子電池

LiFePO4的正確公式是LiMPO4(M可以是任何金屬，如Fe、Co、Mn、Ti等)。

其物理結構為橄欖石結構。從結構上看，可用于鋰離子電池的負極材料有AyMPO4、li1-xmfepo4、LiFePO4MO等。

它的特點是貴重元素缺乏，原材料價格低廉，地球上磷、鐵、鋰資源豐富，所以在材料供應上不存在大問題。

鋰離子電池除了具有鋰離子電池的一般特性外，還具有工作電壓適中(3.2v)、容量大(170mAh/g)、放電功率高、充電速度快、循環(huán)壽命長(可達2000倍)、高溫高熱環(huán)境穩(wěn)定性好等獨特優(yōu)點。

磷酸鐵鋰離子電池正極材料的生產(chǎn)方法

1.碳熱還原法

碳熱還原過程是高溫固相法,相對容易工業(yè)化合成方法,大多數(shù)與磷酸二氫鋰(LiHPO4)、氧化鐵(Fe2O3)或四氧化三鐵、蔗糖為原料,混合后,高溫空氣或氮氣保護下煅燒魚、碳三價鐵還原為二價鐵,它是由碳熱還原法合成磷酸亞鐵鋰。

優(yōu)點:解決了原料混合過程中可能引起的氧化反應，使合成過程更加合理，提高了材料的導電性。

缺點:反應時間相對過長，溫度難以控制，對產(chǎn)品一致性要求較嚴的控制條件，難以適應工業(yè)化生產(chǎn)。

2.水熱合成

水熱合成法屬于濕法法，是以可溶性鐵鹽、鋰鹽和磷酸為原料，在水熱條件下直接合成LiFePO4。由于水熱系統(tǒng)中氧的溶解度低，合成水熱系統(tǒng)LiFePOA供應了良好的惰性環(huán)境。

優(yōu)點:水熱法可在液相中制備超細顆粒，原料可在分子水平上混合。具有物相均勻、粒度小、操作簡單等優(yōu)點，并具有易批量生產(chǎn)、批量穩(wěn)定性好、原料廉價易得等優(yōu)點。同時，在生產(chǎn)過程中不要惰性氣體。

缺點:水熟法制備的產(chǎn)物結構中經(jīng)常存在鐵的位錯，導致亞穩(wěn)態(tài)FePO，影響了產(chǎn)物的化學和電化學性能。同時也存在粒度不均勻、相位不純、設備投資大(高溫高壓反應器設計制造難度大、成本高)、工藝復雜等缺點。

3.此外，溶膠-凝膠法、液相共沉淀法和微波合成法也被用于制備LFP原料。

這些過程都有自己的優(yōu)點和缺點,但目前通過改進的過程,應用更廣泛或三之前,在美國和加拿大Phostech公司固相方法,公司在美國的價碳熱還原法、LG化學使用持續(xù)的水熱合成方法。

導電碳涂層是制備LiFePO2的關鍵技術。A123通過在箔體表面預先施加高質量的導電碳層，有效降低了電池的內阻，提高了磷酸鐵鋰離子電池的大比例放電能力。